JPH07294971A - Production of second harmonic wave generating element - Google Patents

Production of second harmonic wave generating element

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JPH07294971A
JPH07294971A JP11168294A JP11168294A JPH07294971A JP H07294971 A JPH07294971 A JP H07294971A JP 11168294 A JP11168294 A JP 11168294A JP 11168294 A JP11168294 A JP 11168294A JP H07294971 A JPH07294971 A JP H07294971A
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JP
Japan
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barium
polarization inversion
ion exchange
rubidium
molten salt
Prior art date
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Withdrawn
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JP11168294A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukihiro Yamamoto
幸弘 山本
Noriko Yamada
紀子 山田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To form deep polarization inversion regions in a single crystal by forming the specific polarization inversion regions by an ion exchange method. CONSTITUTION:The polarization inversion regions 3 are formed to a comb shape at a depth of 50 to 500mum depth from the surface on the minus(z) surface of a single crystal z plate 5 consisting of KTP by executing ion exchange by an ion exchange method in a fused salt mixture contg. barium and potassium or barium and rubidium under conditions of time from 30 minutes to 4 hours and 250 to 500 deg.C. The compsn. of the parts subjected to the polarization inversion produced in such a manner is so formed as to consist of K1-x BaxTiOPO4 or K1-x-y BaxRbyTiOP04. The deep polarization inversion layers are formable in the single crystal of the KPT by using this method. The polarization inversion layers are first formed in the single crystal of the KTP and thereafter, optical waveguides 2 are formable at the desired depth. As a result, the second harmonic wave generating element provided with the high conversion efficiency by the presence of segment type optical waveguides lowered in the scattering loss of light and the sufficiently deep polarization inversion layers is produced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を利用する光
情報処理分野、光応用計測制御分野、印刷・製版分野、
医用分野等に使用する光波長変換素子、特に第二高調波
発生素子の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of optical information processing using laser light, the field of optical applied measurement control, the field of printing / platemaking,
The present invention relates to a method for manufacturing an optical wavelength conversion element used in the medical field or the like, particularly a second harmonic generation element.

【0002】[0002]

【従来の技術】光の波長を第二高調波に効率よく変換し
てやるためには、波長変換素子内での位相整合条件が満
足される必要がある。この方法としては従来より角度位
相整合、温度位相整合、導波路を用いる方法等が提案さ
れ用いられてきた。最近、位相整合方法として注目され
ているものに周期構造を用いた擬似位相整合と呼ばれる
方法があり、例えば、Phys.Rev., Vol.127,p.1918(196
2) において J.A.Armstrongらによって示されている。
これは周期的に結晶内の分極方向を反転して基本波と高
調波の位相不整合量を補償しようとするものである。
2. Description of the Related Art In order to efficiently convert the wavelength of light into a second harmonic, it is necessary to satisfy the phase matching condition in the wavelength conversion element. As this method, angle phase matching, temperature phase matching, a method using a waveguide, etc. have been proposed and used conventionally. Recently, a method called quasi-phase matching using a periodic structure has attracted attention as a phase matching method. For example, Phys. Rev., Vol. 127, p. 1918 (196
2) by JA Armstrong et al.
In this method, the polarization direction in the crystal is periodically inverted to compensate for the phase mismatch between the fundamental wave and the harmonic.

【0003】ここで分極反転とは使用する一定方向に分
極した単結晶誘電体材料の分極の方向を反転させること
をいう。この手法を第二高調波発生(SHG)素子に適
用したものが分極反転型SHG素子である。
Here, the polarization reversal means reversing the direction of polarization of the single crystal dielectric material polarized in a fixed direction to be used. A polarization inversion type SHG element is obtained by applying this method to a second harmonic generation (SHG) element.

【0004】この分極反転を起こさせるには、これまで
に種々の方法が行われている。例えば、Lim E.J.,Fejer
M.M.,Beyer R.L. and Kozolovsky W.J.: Electron. Le
tt.,25,11,pp.731(1989) におけるように、ニオブ酸リ
チウム(LN)単結晶ではTi金属の熱拡散が用いられ
ている。例えば、K.Mizuuchi et al.: Appl. Phys. Let
t.,58,p.2732(1991)におけるように、タンタル酸リチウ
ム(LT)単結晶ではプロトン交換後、急速加熱という
手法が用いられている。図1に示すように、LN又はL
T結晶基板1においては、櫛状に分極反転領域3と非分
極反転領域4とを形成し、そのパターンに直交する方向
にチャンネル導波路2を作製して、分極反転型SHG素
子としている。図1にこのSHG素子の構造を示す。
Various methods have been used so far for causing this polarization inversion. For example, Lim EJ, Fejer
MM, Beyer RL and Kozolovsky WJ: Electron. Le
tt., 25, 11, pp. 731 (1989), thermal diffusion of Ti metal is used in lithium niobate (LN) single crystals. For example, K. Mizuuchi et al .: Appl. Phys. Let
As in t., 58, p. 2732 (1991), a method of rapid heating after proton exchange is used in lithium tantalate (LT) single crystal. As shown in FIG. 1, LN or L
In the T-crystal substrate 1, the domain-inverted regions 3 and the non-domain-inverted regions 4 are formed in a comb shape, and the channel waveguide 2 is formed in the direction orthogonal to the pattern to form a domain-inverted SHG element. FIG. 1 shows the structure of this SHG element.

【0005】また、図2に示すように、KTP基板5に
おいては、硝酸ルビジウムの溶融塩に浸すことによると
いうイオン交換法によりセグメントタイプの光導波路2
を作製すると同時にその溶融塩に硝酸バリウムを添加
し、その部分を分極反転させることにより、分極反転型
SHG素子の作製が行われている(Appl. Phys. Lett.,
Vol.57,No.20,p.2074(1990))。図2にこのSHG素子
の構造を示す。ここで、図2において、3は分極反転領
域、4は非分極反転領域である。
Further, as shown in FIG. 2, in the KTP substrate 5, the segment type optical waveguide 2 is formed by the ion exchange method by immersing in the molten salt of rubidium nitrate.
A barium nitrate is added to the molten salt at the same time as the production of the above, and the polarization inversion of that portion is performed to produce a polarization inversion type SHG element (Appl. Phys. Lett.,
Vol.57, No.20, p.2074 (1990)). FIG. 2 shows the structure of this SHG element. Here, in FIG. 2, 3 is a polarization inversion region, and 4 is a non-polarization inversion region.

【0006】これまでに、我々はKTPにおいてセグメ
ントタイプの導波路において問題となっていた漏れ光の
問題を各セグメントをレンズ状にすることによって解決
することができた(特開平5−164017)。
So far, we have been able to solve the problem of leaked light, which has been a problem in segment type waveguides in KTP, by forming each segment into a lens shape (JP-A-5-164017).

【0007】また、最近では、直流電圧を印加すること
によりLT、LNやKTPにおいて、分極反転を行うこ
とも行われている(例えば、佐脇、三浦、栗村:199
2年秋応用物理学会予稿18a−X−2)。
Recently, polarization inversion is also performed in LT, LN and KTP by applying a DC voltage (for example, Sawaki, Miura, Kurimura: 199).
Fall 2nd year, Japan Society of Applied Physics, 18a-X-2).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】KTP結晶を用いた場
合においてもイオン交換法でもKTP結晶内部の深い領
域(50〜500μm)まで分極反転できればバルクと
して擬似位相整合型の素子として使用できる。
When the KTP crystal is used and the ion exchange method is used, if the polarization can be inverted up to a deep region (50 to 500 μm) inside the KTP crystal, it can be used as a quasi phase matching type element as a bulk.

【0009】また、KTP結晶を用いた場合に於いてセ
グメントタイプでは各セグメントが角型であれば、フレ
ネル領域での散乱により原理的に入射基本波及び発生し
た第二高調波の双方に漏れ光が出る。その結果変換効率
の低下をまねいていた。また、第二高調波も散乱するこ
とから出射ビームを回折限界まで絞りきれない現象をも
まねいていた。
Further, in the case of using the KTP crystal, in the segment type, if each segment is a square type, light leaks to both the incident fundamental wave and the generated second harmonic in principle due to scattering in the Fresnel region. coming out. As a result, the conversion efficiency was lowered. Moreover, since the second harmonic is also scattered, the phenomenon that the outgoing beam cannot be narrowed down to the diffraction limit is also caused.

【0010】この発明の目的は、KTPを用いた第二高
調波発生素子に於いて、イオン交換法により単結晶に深
い(50〜500μm)分極反転領域を形成することが
できる第二高調波発生素子の製造方法と、イオン交換法
で作製した分極反転領域と非分極反転領域に直角に光導
波路がセグメント型で漏れ光の無い第二高調波発生素子
をイオン交換法を用いて作製することができる第二高調
波発生素子の製造方法を提供する事である。
An object of the present invention is to provide a second harmonic generation element using KTP, which can form a deep (50 to 500 μm) domain-inverted region in a single crystal by an ion exchange method. A method for manufacturing the element, and a second harmonic generation element with a segment type optical waveguide perpendicular to the domain-inverted and non-domain-inverted regions produced by the ion exchange method and having no leakage light can be produced by the ion exchange method. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a second harmonic generation element that can be performed.

【0011】[0011]

【発明を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、KTPにおいてイオン交換法により深い分極反転
領域を形成できる事を発見した。また、分極反転領域に
直角にセグメント型の光導波路を形成する、すなわちセ
グメントの形状をレンズ状とすることによって、各セグ
メントが角型の場合に生ずる光の散乱損失を低減させる
ことができる構造を作製できることを発見した。具体的
には、図3に示すように、KTP単結晶z板5のマイナ
スz面に、セグメント状にレンズ型のバルクより高屈折
率の非分極反転領域と分極反転領域あるいは、レンズ型
のバルクより高屈折率の分極反転領域と非分極反転領域
を交互に作製する事により、イオン交換されたひとつの
セグメントから出るレーザ光がそのセグメントの持つ屈
折率分布により集光される結果、光の散乱損失を低減で
きる構造を作製できることを発見した。また、このイオ
ン交換による屈折率分布は深さ方向にグレーデッド型で
あるため、深さ方向の光の閉じ込めもレンズ型となり非
常に漏れ光の少ない構造をとることを発見した。その
際、セグメントの形状は、楕円、円等、図4に示すよう
に種々の形状が可能である。従来は、イオン交換によ
り、分極反転と光導波路の形成とが同時に行われていた
が、分極反転を先に深く行っておき、後で屈折率の高い
光導波路を形成するので、光導波路深さの分だけ、光の
波長変換に確実に寄与する。ただし、セグメントの形状
が長方形である場合、構造は従来と同じであるが、導波
路作製方法が異なる。セグメントの間隔は、擬似位相整
合で計算される基本波に対する値に設定すれば良い。セ
グメントの幅に付いては、1〜12μmの内、光の変換
効率の必要な値の出るところを選ぶことができる。
In order to solve the above problems, it was discovered that a deep polarization inversion region can be formed in KTP by an ion exchange method. Further, by forming a segment type optical waveguide at right angles to the domain-inverted region, that is, by making the shape of the segment a lens, it is possible to reduce the light scattering loss that occurs when each segment is a square type. I discovered that it can be made. Specifically, as shown in FIG. 3, on the minus z plane of the KTP single crystal z plate 5, a non-polarization inversion region and a polarization inversion region having a higher refractive index than the lens type bulk in a segment shape, or the lens type bulk. By alternately forming polarization inversion regions and non-polarization inversion regions with a higher refractive index, the laser light emitted from one ion-exchanged segment is focused by the refractive index distribution of that segment, resulting in light scattering. It was discovered that a structure that can reduce loss can be manufactured. In addition, since the refractive index distribution due to this ion exchange is graded in the depth direction, it was discovered that light confinement in the depth direction also becomes a lens type and a structure with very little leakage light is taken. At this time, the shape of the segment can be various shapes such as an ellipse and a circle as shown in FIG. Conventionally, polarization inversion and formation of an optical waveguide were performed simultaneously by ion exchange, but since polarization inversion is performed deeply first and an optical waveguide with a high refractive index is formed later, the optical waveguide depth That is, it surely contributes to the wavelength conversion of light. However, when the shape of the segment is a rectangle, the structure is the same as the conventional one, but the waveguide manufacturing method is different. The segment interval may be set to a value for the fundamental wave calculated by quasi phase matching. With respect to the width of the segment, it is possible to select a portion where a required value of light conversion efficiency appears, within 1 to 12 μm.

【0012】分極反転の方法は、KTPのマイナスz面
に櫛状に金属マスクを形成し、バリウムとカリウムある
いは、バリウムとルビジウムの混合溶融塩に長時間例え
ば、30分〜4時間浸すことにより達成される。この時
作製したイオン交換した部分の組成はK1-x Bax Ti
OPO4 あるいは、K1-x-y Bax Rby TiOPO4
となる。マスク用金属については、使用するイオン交換
源により適度にTi、Al、Ta、Ni、Cr等また
は、それらの合金等のマスクパターン形成用金属を使用
する事ができる。
The method of polarization reversal is achieved by forming a comb-shaped metal mask on the minus z surface of KTP and immersing it in barium and potassium or a mixed molten salt of barium and rubidium for a long time, for example, for 30 minutes to 4 hours. To be done. The composition of the ion-exchanged portion produced at this time was K 1-x Ba x Ti.
OPO 4 or, K 1-xy Ba x Rb y TiOPO 4
Becomes As the mask metal, it is possible to appropriately use a mask pattern forming metal such as Ti, Al, Ta, Ni, Cr, or an alloy thereof, depending on the ion exchange source used.

【0013】上記分極反転構造の形成後、セグメント型
レンズ状の光導波路を分極反転構造と垂直に作製する。
レンズの周期と形状は、イオン交換時の屈折率変化の条
件に応じて作製すれば良い。
After the formation of the domain-inverted structure, a segment-type lens-shaped optical waveguide is formed perpendicular to the domain-inverted structure.
The period and shape of the lens may be produced according to the condition of the refractive index change during ion exchange.

【0014】また、以下の様に分極反転と光導波路作製
を同時に行うことも可能である。セグメント型レンズ状
にマスクパターンを形成し、バリウムとカリウムあるい
は、バリウムとルビジウムの混合溶融塩に長時間例え
ば、30分〜4時間浸すことにより分極反転を行う。非
分極反転領域と分極反転領域の間隔は、ほぼ擬似位相整
合で計算される基本波に対する値に設定すれば良い。そ
の後、同じ領域を分極反転時のイオン交換処理よりも屈
折率の高くなる条件、いわゆるバリウムとカリウムの混
合溶融塩で分極反転した時は、バリウムとルビジウムや
バリウムとタリウムやバリウムとタリウムとルビジウム
やバリウムとタリウムとカリウムの混合溶融塩でイオン
交換、あるいは、バリウムとルビジウムの混合溶融塩で
分極反転した時は、バリウムとタリウムやバリウムとタ
リウムとルビジウムやバリウムとタリウムとカリウムの
混合溶融塩でイオン交換し、光導波路を形成する。
It is also possible to simultaneously perform polarization reversal and optical waveguide fabrication as follows. A mask pattern is formed in the shape of a segment type lens, and polarization reversal is performed by immersing the mask pattern in barium and potassium or a molten salt of barium and rubidium for a long time, for example, for 30 minutes to 4 hours. The distance between the non-polarization-inverted region and the polarization-inverted region may be set to a value for the fundamental wave calculated by quasi-phase matching. After that, when polarization is inverted in the same region with a refractive index higher than that of the ion exchange treatment during polarization inversion, that is, when polarization inversion is performed with a mixed molten salt of barium and potassium, barium and rubidium or barium and thallium or barium and thallium and rubidium or When ion exchange is performed with a mixed molten salt of barium, thallium, and potassium, or when polarization is inverted with a mixed molten salt of barium and rubidium, ions are generated with a mixed molten salt of barium and thallium, barium and thallium, rubidium, and barium, thallium, and potassium. Replace and form the optical waveguide.

【0015】[0015]

【作用】前記の方法を用いると、KTP単結晶に深い分
極反転層を形成する事ができる。また、KTP単結晶に
まず深い分極反転層を形成し、しかる後所望の深さに光
導波路を形成する事ができる。これにより、イオン交換
法により、バルクで使用できる第二高調波発生素子の
作製が可能となり、光の散乱損失を低減させたセグメ
ント型光導波路で、十分に深い分極反転層の存在により
変換効率の高い第二高調波発生素子を作製する事ができ
る。
When the above method is used, a deep polarization inversion layer can be formed on the KTP single crystal. Further, it is possible to first form a deep polarization inversion layer on the KTP single crystal and then form an optical waveguide to a desired depth. As a result, it becomes possible to fabricate a second harmonic generation device that can be used in bulk by the ion exchange method, and in the segment type optical waveguide with reduced light scattering loss, the conversion efficiency can be improved by the presence of a sufficiently deep polarization inversion layer. A high second harmonic generating element can be manufactured.

【0016】[0016]

【実施例】本発明による実施例を以下に説明する。 (第一実施例)基板としてKTPを用いた。この基板の
マイナスz面上にレジストをスピンコートし、フォトリ
ソグラフィによりレジストの櫛型のパターニングを行っ
た。この周期は、4ミクロンである。Tiスパッタの
後、レジストを除去し、Tiの櫛型パターンを作製し
た。硝酸カリウムと硝酸バリウムの80対20の混合物
(他の塩でもよい。)の溶融塩(450〜500℃)に
2時間浸し、非分極反転領域(2μm長さ)と分極反転
領域(2μm長さ)を深さ150μmで交互に作製し
た。端面を研磨の後レーザ光を端面より絞って導入し
た。861nmのレーザ光10mWに対して、1nWの
第二高調波を得た。
EXAMPLES Examples according to the present invention will be described below. (First Example) KTP was used as a substrate. A resist was spin-coated on the minus z surface of this substrate, and comb-shaped patterning of the resist was performed by photolithography. This period is 4 microns. After Ti sputtering, the resist was removed to form a Ti comb pattern. Immerse in a molten salt (450-500 ° C.) of a mixture of potassium nitrate and barium nitrate in a ratio of 80:20 (other salt may be used) for 2 hours to obtain a non-polarization inversion region (2 μm length) and a polarization inversion region (2 μm length). Were alternately manufactured at a depth of 150 μm. After polishing the end face, the laser light was focused from the end face and introduced. A second harmonic of 1 nW was obtained for 10 mW of 861 nm laser light.

【0017】(第二実施例)本発明による分極反転型S
HG素子の斜視図を図5に示す。基板5はKTPを用い
ている。この基板5のマイナスz面上にレジストをスピ
ンコートし、フォトリソグラフィによりレジストの櫛型
のパターニングを行った。この周期は、4ミクロンであ
る。Tiスパッタの後、レジストを除去し、Tiの櫛型
パターンを作製した。硝酸カリウムと硝酸バリウムの8
0対20の混合物(他の塩でもよい。)の溶融塩(45
0〜500℃)に2時間浸し、非分極反転領域(2μm
長さ)4と分極反転領域(2μm長さ)3を150μm
の深さで交互に作製した。その後、Ti膜を除去し、再
びフォトリソグラフィプロセスによりレンズ状にTiの
マスクパターンを作製する。硝酸ルビジウムと硝酸バリ
ウムの溶融塩(8:2)(350℃)に3分間浸し、表
面部分に光導波路2を形成し、分極反転型SHG素子が
できる。イオン交換により屈折率の変化した部分は、結
晶表面より10〜25μmの部分である。端面を研磨の
後レーザ光を導入した。863nmのレーザ光10mW
に対して、1μWの第二高調波を得た。
(Second Embodiment) A polarization inversion type S according to the present invention.
A perspective view of the HG element is shown in FIG. The substrate 5 uses KTP. A resist was spin-coated on the minus z surface of the substrate 5, and the resist was comb-shaped patterned by photolithography. This period is 4 microns. After Ti sputtering, the resist was removed to form a Ti comb pattern. 8 of potassium nitrate and barium nitrate
Molten salt of a mixture of 0 to 20 (other salts may be used) (45
Soaking in 0-500 ° C for 2 hours, non-polarization inversion region (2μm
Length) 4 and polarization inversion region (2 μm length) 3 150 μm
Were alternately manufactured at a depth of. After that, the Ti film is removed, and a mask pattern of Ti is formed into a lens shape by a photolithography process again. By dipping in a molten salt of rubidium nitrate and barium nitrate (8: 2) (350 ° C.) for 3 minutes, the optical waveguide 2 is formed on the surface portion, and a polarization inversion type SHG element is completed. The portion where the refractive index has changed due to ion exchange is a portion 10 to 25 μm from the crystal surface. Laser light was introduced after polishing the end faces. 863nm laser light 10mW
, The second harmonic of 1 μW was obtained.

【0018】(第三実施例)本発明による分極反転型S
HG素子の斜視図を図6に示す。基板5はKTPを用い
ている。この基板5のマイナスz面上にレジストをスピ
ンコートし、フォトリソグラフィによりレジストのセグ
メント型レンズ状のパターニングを行った。この周期
は、4ミクロンである。Tiスパッタの後、レジストを
除去し、Tiのレンズ状パターンを作製した。硝酸カリ
ウムと硝酸バリウムの80対20の混合物(他の塩でも
よい。)の溶融塩(450〜500℃)に2時間浸し、
非分極反転領域(2μm長さ)と分極反転領域(2μm
長さ)3を交互に作製した。その後、硝酸ルビジウムと
硝酸バリウムの溶融塩(8:2)(350℃)に3分間
浸し、表面部分に光導波路2を形成し、分極反転型SH
G素子ができる。イオン交換により屈折率の変化した部
分は、結晶表面より10〜25μmの部分である。端面
を研磨の後レーザ光を導入した。860nmのレーザ光
10mWに対して、1μWの第二高調波を得た。
Third Embodiment A polarization inversion type S according to the present invention
A perspective view of the HG element is shown in FIG. The substrate 5 uses KTP. A resist was spin-coated on the minus z surface of the substrate 5, and the resist was patterned into a segment lens shape by photolithography. This period is 4 microns. After Ti sputtering, the resist was removed to form a Ti lens pattern. Immerse in a molten salt (450-500 ° C.) of a mixture of 80:20 potassium nitrate and barium nitrate (other salts may be used) for 2 hours,
Non-polarization inversion area (2 μm length) and polarization inversion area (2 μm)
(Length) 3 were produced alternately. After that, it is immersed in a molten salt of rubidium nitrate and barium nitrate (8: 2) (350 ° C.) for 3 minutes to form an optical waveguide 2 on the surface portion, and a polarization inversion SH
G element can be formed. The portion where the refractive index has changed due to ion exchange is a portion 10 to 25 μm from the crystal surface. Laser light was introduced after polishing the end faces. A second harmonic of 1 μW was obtained for 10 mW of 860 nm laser light.

【0019】(第四実施例)本発明による分極反転型S
HG素子の斜視図を図6に示す。基板5はKTPを用い
ている。この基板5のマイナスz面上にレジストをスピ
ンコートし、フォトリソグラフィによりレジストのセグ
メント型レンズ状のパターニングを行った。この周期
は、4ミクロンである。Tiスパッタの後、レジストを
除去し、Tiのレンズ状パターンを作製した。硝酸ルビ
ジウムと硝酸バリウムの80対20の混合物(他の塩で
もよい。)の溶融塩(350℃)に2時間浸し、非分極
反転領域(2μm長さ)と分極反転領域(2μm長さ)
3を150μm深さで交互に作製した。その後、硝酸ル
ビジウムと硝酸バリウムと硝酸タリウムの混合溶融塩
(8:2:1)(350℃)に3分間浸し、表面部分に
光導波路2を形成し、光波長変換素子ができる。イオン
交換により屈折率の変化した部分は、結晶表面より10
〜25μmの部分である。端面を研磨の後レーザ光を導
入した。860nmのレーザ光10mWに対して、1μ
Wの第二高調波を得た。
(Fourth Embodiment) A polarization inversion type S according to the present invention.
A perspective view of the HG element is shown in FIG. The substrate 5 uses KTP. A resist was spin-coated on the minus z surface of the substrate 5, and the resist was patterned into a segment lens shape by photolithography. This period is 4 microns. After Ti sputtering, the resist was removed to form a Ti lens pattern. Immersed in a molten salt (350 ° C.) of a mixture of rubidium nitrate and barium nitrate of 80 to 20 (other salt may be used) for 2 hours, and a non-polarization inversion region (2 μm length) and a polarization inversion region (2 μm length)
3 was alternately produced at a depth of 150 μm. Then, it is immersed in a mixed molten salt (8: 2: 1) of rubidium nitrate, barium nitrate, and thallium nitrate (350 ° C.) for 3 minutes to form the optical waveguide 2 on the surface portion, thereby forming an optical wavelength conversion element. The area where the refractive index has changed due to ion exchange is 10
˜25 μm portion. Laser light was introduced after polishing the end faces. 1μ for 10mW of 860nm laser light
The second harmonic of W was obtained.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、K
TP単結晶においてイオン交換法により表面より深い分
極反転層を形成し、さらにイオン交換法により光導波路
が所望のモード数(深さ)を持つ第二高調波発生素子を
作製する事ができる。
As described above, according to the present invention, K
In the TP single crystal, a polarization inversion layer deeper than the surface can be formed by an ion exchange method, and further, a second harmonic generating element in which the optical waveguide has a desired mode number (depth) can be manufactured by the ion exchange method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ニオブ酸リチウム(LN)における従来の分極
反転型SHG素子の概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a conventional domain-inverted SHG device in lithium niobate (LN).

【図2】KTPにおける従来の分極反転型SHG素子の
概略図である。
FIG. 2 is a schematic diagram of a conventional polarization inversion SHG element in KTP.

【図3】本発明による分極反転型SHG素子の概略図で
ある。
FIG. 3 is a schematic view of a domain-inverted SHG element according to the present invention.

【図4】各種セグメント型パターンのマスク図である。FIG. 4 is a mask diagram of various segment patterns.

【図5】本発明による分極反転型SHG素子の概略図で
ある。
FIG. 5 is a schematic view of a domain-inverted SHG element according to the present invention.

【図6】本発明による分極反転型SHG素子の概略図で
ある。
FIG. 6 is a schematic view of a domain-inverted SHG element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 LN又はLT基板 2 光導波路 3 分極反転領域 4 非分極反転領域 5 KTP基板 1 LN or LT substrate 2 Optical waveguide 3 Polarization inversion region 4 Non-polarization inversion region 5 KTP substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 KTP単結晶z板のマイナスz面に、バ
リウムとカリウムあるいはバリウムとルビジウムを含む
混合溶融塩においてイオン交換法によるイオン交換を時
間30分から4時間、温度250〜500℃の条件で行
い、表面から50〜500μmの深さで櫛型に分極反転
領域を作製し、作製した分極反転した部分の組成がK
1-x Bax TiOPO4 あるいは、K1-x-y Bax Rb
y TiOPO4 である事を特徴とする第二高調波発生素
子の製造方法。
1. A negative molten z-plane of a KTP single crystal z plate is subjected to ion exchange in a mixed molten salt containing barium and potassium or barium and rubidium by an ion exchange method for 30 minutes to 4 hours at a temperature of 250 to 500 ° C. Then, a domain-inverted region was formed in a comb shape at a depth of 50 to 500 μm from the surface, and the composition of the produced domain-inverted portion was K.
1-x Ba x TiOPO 4 or K 1-xy Ba x Rb
A method of manufacturing a second harmonic generation element, characterized in that it is y TiOPO 4 .
【請求項2】 KTP単結晶z板のマイナスz面に、表
面から50〜500μmの深さでレンズ型に分極反転領
域を作製する際に、バリウムとカリウムあるいはバリウ
ムとルビジウムを含む混合溶融塩においてイオン交換法
によるイオン交換を時間30分から4時間、温度250
〜500℃の条件で行い作製した分極反転した部分の組
成をK1-x Bax TiOPO4 あるいは、K1-x-y Ba
x Rby TiOPO4 とし、さらに同じ領域を分極反転
時のイオン交換処理よりも屈折率の高くなる条件、いわ
ゆるバリウムとカリウムの混合溶融塩で分極反転した時
は、バリウムとルビジウムやバリウムとタリウムやバリ
ウムとタリウムとルビジウムやバリウムとタリウムとカ
リウムの混合溶融塩でイオン交換、あるいは、バリウム
とルビジウムの混合溶融塩で分極反転した時は、バリウ
ムとタリウムやバリウムとタリウムとルビジウムやバリ
ウムとタリウムとカリウムの混合溶融塩でイオン交換
し、光導波路を形成する事を特徴とする第二高調波発生
素子の製造方法。
2. A mixed molten salt containing barium and potassium or barium and rubidium when a domain-inverted region is formed in a lens shape at a depth of 50 to 500 μm from the surface on the minus z surface of a KTP single crystal z plate. Ion exchange by ion exchange method for 30 minutes to 4 hours at a temperature of 250
The composition of the polarization-inverted portion produced under the condition of up to 500 ° C. is K 1-x Ba x TiOPO 4 or K 1-xy Ba
and x Rb y TiOPO 4, further becomes higher conditions of a refractive index higher than the ion exchange process when poled the same region, when poled in a mixed molten salt of the so-called barium and potassium, Ya barium rubidium, barium and thallium When ion-exchanged with a mixed molten salt of barium, thallium, rubidium or barium, thallium and potassium, or when polarization inversion was performed with a mixed molten salt of barium, rubidium, barium and thallium, barium and thallium and rubidium, barium and thallium and potassium were used. A method for producing a second harmonic generation element, comprising forming an optical waveguide by performing ion exchange with the mixed molten salt of.
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